▌前言

我們都知道，發動機是汽車的動力來源，而依靠離合器、變速器、傳動軸最後傳送到驅動橋，再左右分配給半軸驅動車輪，來形成一個完整的動力輸出體系。在這條動力傳送途徑上，驅動橋是最後一個總成，它的主要部件是減速器和差速器。減速器的作用就是減速增扭，這個功能完全是靠着大小齒輪比（傳動比）來實現的，相對比較容易理解。而差速器相比之下較難理解，什麼是差速器，為什麼要“差速”?侃弟今天就給大家簡單盤點一下關于差速器的知識。

▌差速器的功能

汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉彎，圓弧的中心點在左側，在同樣的時間外側的車輪走過的路徑比内側的路徑要長，如果左右兩個車輪之間是直接剛性連接，将使外側車輪在滾動的同時産生滑拖，而内側車輪在滾動的同時産生滑轉。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等(輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等)而引起車輪的滑動。車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉向困難、制動性能變差等不利的駕駛因素發生。為了平衡車輪的轉速差異，實現汽車的轉彎時左右的輪速差，讓内部的車輪慢一點，外部的車輪快一點，所以才發明了差速器，顧名思義，就是讓兩側車輪産生轉速差的器械。早在一百多年前，法國雷諾汽車公司的創始人路易斯.雷諾就設計出了差速器。

▌差速器的構成

普通差速器由行星齒輪、行星輪架(差速器殼)、半軸齒輪等零件組成。經過變速箱的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分别驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足：(左半軸轉速) (右半軸轉速)=2(行星輪架轉速)。當汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處于平衡狀态，行星架的而在汽車轉彎時三者平衡狀态被破壞，通過行星架的自轉實現内側的車輪轉速速減小，外側輪轉速增加。

▌差速器的原理

差速器中的行星架通過自轉動來實現車輪之間的平衡，這其中就涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀态。舉個例子就是把一粒豆子放進一個碗内，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置(重力勢能)，它自動選擇靜止(動能最小)而不會不斷運動。同樣的道理，車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀态，自動的按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。當直線行駛的時行星架就會自動靜止不轉。

▌差速器的分類

現代汽車上的差速器通常按其工作特性分為傳統齒輪式差速器和限滑差速器兩大類。

1、 齒輪式差速器：傳統的齒輪式差速器當左右驅動輪存在轉速差時，差速器分配給慢轉驅動輪的轉矩大于快轉驅動輪的轉矩。這種差速器轉矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當汽車在複雜的路面上行駛時，會嚴重影響通過能力。例如當汽車的一個驅動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進(俗稱打滑)。此時在泥濘路面上的驅動輪原地滑轉，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附着力較小，路面隻能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉矩也較小，盡管另一驅動輪與良好路面間的附着力較大，但因平均分配轉矩的特點，使這一驅動輪也隻能分到與滑轉驅動輪等量的轉矩，以緻驅動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進，而動力則消耗在滑轉驅動輪上。

2、防滑差速器：限滑差速器簡單的理解就是就是限制傳統齒輪差速器在不良好路況限制打滑的一種改進型差速器，使兩側車輪轉速在相對滑移控制在在一定範圍内，以保證正常的轉彎等行駛性能，的同時還能應對不良路況。針對不同的環境，工程師位也設計了不同結構的以求應對，每一種都有特别之處。聰明的工程師又想出新的方法來解決這個問題，通過傳感器和電子設備，在一側車輪發生打滑時，電子傳感器收集兩側車輪的轉速差，當電腦發現轉速差超過設定值時，ABS讓打滑的輪子進行刹車，強制降低打滑輪子轉速。這個方法是以保證車輛的安全性為前提的，卻是以犧牲速度為代價，而且頻繁的制動容易産生失效，可靠性不高。特别是犧牲速度這一點是以速度為最高目标的跑車廠商所不能接受的，所以跑車之王的保時捷的工程師就發明了限滑差速器。

機械式限滑差速器：這是最傳統、最常使用的一種，也被稱作為“多片離合器式”限滑差速器。優點是響應速度快，靈敏度高，限滑比例可根據摩擦片和離合片的不同組合來實現，可調範圍廣，但是其但造價較高，差速器油之間的流動性差加上散熱性能有限，所以耐久性也不是很好。

螺旋齒輪限滑差速器：它内部構造采用了螺旋齒輪，齒輪全為“橫向”，也就是和輸出動力的半軸運轉方向一緻，通過行星齒輪大小減速比的功能達到限速目的，最大的弱點在于限定鎖定滑差的比例較小。但是在重量上會稍微輕上一些。

滾珠鎖定限滑差速器：它的設計特殊之處在于，在差速器中設計了一個小圓球和彎曲的溝槽，當小圓球在彎曲的溝槽中移動時，被溝槽切斷的滾筒開始全自動發揮限滑的功能。其工作原理與一般的産品有很大的差異，所以目前它并不是主流。

黏性耦合式限滑差速器：它是由多片離合器，加上矽油組合而成。利用矽油摩擦受熱膨脹後，迫使離合器片結合來鎖定輪間速差，結構最簡單且體積小、造價低，是一款适用大衆使用的産品。

主動式限滑差速器：一般的限滑式差速器都是由齒輪與齒輪組合而成，利用球狀溝槽的機械構造被動的來接受發揮功能。因為這種差速器由于配備有油壓及電子控制系統，所以可以主動的使限滑差速器進行工作。這種産品是未來汽車差速器的一個發展趨勢。

扭力感應式限滑差速器：它是将普通差速器的齒輪改成渦輪蝸杆，而安裝位置和形式并不變。借由渦輪蝸杆傳動的自鎖功能(蝸杆可以向渦輪傳遞扭矩，而渦輪向蝸杆施以扭矩時齒輪間摩擦力大于所傳遞的扭矩，而無法旋轉)來實現限滑功能。

托森差速器：在四驅系統中最有名的就數奧迪Quattro系統，奧迪Quattro的核心正是托森限滑差速器系統。在正式開始講解托森限滑差速器之前，咱們有必要來學習一個小知識。

兩輪驅動的汽車是安裝有一個差速器，而四輪驅動汽車則安裝有三個差速器，除分别控制前、後輪的兩個以外，還增加了一個對前後輪進行扭力分配的中央差速器。托森差速器就是作為中央差速器來使用的，它巧妙地利用了渦輪蝸杆傳動的不可逆性，即蝸杆可以使渦輪自由轉動，而渦輪不能使蝸杆自由轉動。當前後車輪轉速一樣時，與差速器外殼相連的六個渦輪，它們一起驅動分别與前傳動軸和後傳動軸相連的兩個蝸杆共同旋轉。當前輪和後輪的轉速不一樣時，它們會導緻一側的三個渦輪旋轉并帶動另一側的三個渦輪跟着旋轉。如果渦輪的轉速不是很大，由于渦輪蝸杆傳動的不可逆性，它不會對中間的蝸杆施加驅動力，從而可以吸收前後輪的轉速差。但是，前輪或後輪空轉打滑，也就是說轉速差特别大的時候，渦輪與蝸杆間的摩擦就會增大，就會對蝸杆施加動力，從而驅動不打滑的後輪或前輪前進。

這套系統最大的特點就是體積很小，可以将中央差速器與前輪差速器二合一的集成在變速箱裡面，這樣就為安裝更大的發動機空出了空間，是奧迪汽車能夠塞入V8甚至更加龐大的W12引擎的關鍵。這樣做的最大好處就是不僅使汽車擁有了更高的性能，而且增加了車輛安全性。

伊頓機械鎖式差速器：通用汽車公司的大多數輕型卡車、它的動作區别于普通差速器和限滑差速器，伊頓機械鎖式差速器則可以在一側車輪打滑的情況下(左右輪速差達到100轉/分鐘)，通過離心力觸發機械鎖合将車橋完全鎖死，将發動機動力百分百傳遞到有抓地力的有效車輪上，從而提供足夠的牽引力幫助車輛驅出。

▌侃弟總結

縱觀差速器一百多年的發展曆史，完全就是汽車發展的一個縮影。可以說沒有了差速器，汽車就是一堆隻能在公路上作直線運動的廢鐵而已。伴随着汽車發展，差速器也在不斷的升級改進，從最初的滿足兩側輪轉差的實際需求，到現在為駕駛創造更多的樂趣。差速器發展到如今已近一百多年了，其中的技術越來越成熟，性能越可靠。但是伴随着電子控制技術的提升，再機上傳感器技術介入，差速器的發展空間還會有很大的提升。

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